Sistemas de Unidades Comuns
Um sistema de unidades, ou sistema de medição, é uma coleção de unidades inter-relacionadas usadas para quantificar propriedades físicas. Compreender esses sistemas é crucial, pois eles formam a base da ciência, comércio e vida diária ao redor do mundo.
No passado, os sistemas de unidades eram frequentemente definidos localmente e altamente arbitrários. Por exemplo, o comprimento de um 'pé' poderia variar significativamente com base no tamanho do pé de uma régua local, levando a inconsistências generalizadas. Embora unidades localizadas fossem práticas em tempos de viagens limitadas, a chegada da globalização e o crescimento do comércio e da ciência internacionais destacaram a necessidade premente de padrões universais.
Unidades padronizadas facilitam uma comunicação clara e evitam confusões entre diferentes culturas e países. O Sistema Internacional de Unidades (SI) foi desenvolvido precisamente para esse propósito. No entanto, apesar dos esforços para implementação global, vários outros sistemas de unidades, mais notavelmente as unidades usuais dos Estados Unidos e o sistema Imperial, permanecem em uso comum. Isso torna necessário poder converter entre esses diversos sistemas.
O que é uma Unidade de Medida?
Uma unidade de medida é uma magnitude definida de uma quantidade física que serve como referência padrão. Qualquer quantidade do mesmo tipo pode então ser expressa como um múltiplo dessa unidade padrão. Isso permite medições consistentes e reproduzíveis.
O Sistema Internacional de Unidades (SI)
O Sistema Internacional de Unidades (SI), derivado do francês Système International d'Unités, é a forma moderna do sistema métrico e é o sistema de medição mais amplamente adotado mundialmente. Ele foi projetado como um sistema coerente e racional, baseado em constantes invariantes da natureza, como a velocidade da luz.
O SI é um sistema em evolução, continuamente aprimorado à medida que a compreensão científica e a precisão das medições melhoram. É composto por sete unidades básicas das quais todas as outras unidades são derivadas, e emprega um sistema abrangente de prefixos para denotar múltiplos ou submúltiplos decimais.
Unidades Básicas do SI
- Metro (m): Unidade de comprimento
- Quilograma (kg): Unidade de massa
- Segundo (s): Unidade de tempo
- Ampere (A): Unidade de corrente elétrica
- Kelvin (K): Unidade de temperatura termodinâmica
- Mol (mol): Unidade de quantidade de substância
- Candela (cd): Unidade de intensidade luminosa
Prefixos Métricos (Comumente Usados)
O SI utiliza prefixos para gerenciar a escala das medições, permitindo uma expressão clara de quantidades muito grandes ou muito pequenas.
| Texto | Símbolo | Fator | Potência |
|---|---|---|---|
| exa | E | 1,000,000,000,000,000,000 | 1018 |
| peta | P | 1,000,000,000,000,000 | 1015 |
| tera | T | 1,000,000,000,000 | 1012 |
| giga | G | 1,000,000,000 | 109 |
| mega | M | 1,000,000 | 106 |
| kilo | k | 1,000 | 103 |
| hecto | h | 100 | 102 |
| deca | da | 10 | 101 |
| (nenhum) | (nenhum) | 1 | 100 |
| deci | d | 0.1 | 10-1 |
| centi | c | 0.01 | 10-2 |
| milli | m | 0.001 | 10-3 |
| micro | μ | 0.000001 | 10-6 |
| nano | n | 0.000000001 | 10-9 |
| pico | p | 0.000000000001 | 10-12 |
| femto | f | 0.000000000000001 | 10-15 |
| atto | a | 0.000000000000000001 | 10-18 |
Unidades Derivadas do SI
Além das unidades básicas, o SI inclui 22 unidades derivadas. Essas unidades são formadas combinando unidades básicas do SI, podendo ser sem dimensão ou expressas como um produto de uma ou mais unidades básicas. Alguns exemplos comuns incluem:
- Radiano (rad): Unidade de ângulo
- Newton (N): Unidade de força ou peso
- Watt (W): Unidade de potência
- Volt (V): Unidade de voltagem, diferença de potencial elétrico
- Grau Celsius (°C): Unidade de temperatura (em uma escala derivada)
Unidades Não-SI Aceitas para Uso com o SI
Certas unidades não-SI são amplamente utilizadas e aceitas para uso junto com unidades do SI devido à sua importância prática ou prevalência histórica. Alguns exemplos comuns incluem:
- Tempo: minuto (min), hora (h), dia (d)
- Temperatura: grau (°C) - intervalos específicos em uma escala não-SI
- Volume: litro (L)
- Pressão: bar (bar), milímetro de mercúrio (mmHg)
Histórico de Adoção do SI
A jornada rumo a um sistema métrico universal começou na França em 1791, impulsionada principalmente pela Academia de Ciências da França. O sistema métrico foi oficialmente lançado na França em 1799 e se espalhou por toda a Europa durante o século XIX. Até os anos 1970, a metrificação baseada no SI estava praticamente completa na maioria dos países do mundo, com exceções notáveis incluindo os Estados Unidos, o Reino Unido, Libéria e Mianmar.
Os Estados Unidos e a Metrificação
- 1866: O sistema métrico foi legalizado para uso nos EUA, embora não fosse amplamente adotado.
- 1975: A Lei de Conversão Métrica foi aprovada, tornando o sistema métrico o "sistema preferido de pesos e medidas para o comércio e negócios nos EUA".
- 1992: Uma emenda à Lei de Embalagem e Rotulagem Justa exigiu que os rótulos de alimentos incluíssem unidades métricas e tradicionais dos EUA.
- 2010: A emenda de 1992 foi revisada, permitindo que os fabricantes usassem voluntariamente apenas unidades métricas para rotulagem.
- 2012: Uma resposta da Casa Branca a uma petição por obrigatoriedade da metrificação indicou que não há intenção federal de obrigar seu uso em todo o país, enfatizando a escolha individual e que as unidades tradicionais dos EUA são definidas dentro do sistema métrico.
O Reino Unido e a Metrificação
- 1862: Começaram os preparativos para a conversão métrica, e unidades métricas tornaram-se legalmente utilizáveis.
- 1965: O governo delineou um plano de 10 anos para a metrificação completa, pretendendo ser voluntária com algum subsídio.
- 1969: Foi estabelecida a Junta de Metrificação para promover e coordenar a transição.
- 1980: A Junta de Metrificação foi abolida após uma mudança de governo, e a metrificação obrigatória não foi perseguida.
- 1989: O Reino Unido optou por não participar da Diretiva de Unidades de Medida Europeias, novamente optando por não tornar o uso do sistema métrico obrigatório.
- 1995: O Reino Unido concluiu sua transição parcial oficial, embora exceções como vendas de cerveja de barril, sinais de trânsito e velocímetros ainda usem principalmente unidades imperiais.
- Após o Brexit: Houve algum movimento entre os varejistas para retornar às unidades imperiais.
Outros Sistemas de Unidades Comuns
Embora o SI predomine, fatores históricos e culturais fazem com que outros sistemas permaneçam em uso significativo. Nossas ferramentas facilitam a conversão para superar essas diferenças de medição.
Unidades Personalizadas dos Estados Unidos (USCS)
O Sistema Personalizado dos Estados Unidos é usado principalmente para aplicações comerciais, sociais e pessoais nos EUA, enquanto o SI é utilizado em contextos científicos, médicos, industriais, governamentais e militares. USCS teve origem em unidades inglesas anteriores, mas divergiu significativamente do sistema Imperial após sua criação em 1824.
História do USCS
- 1824: A criação do sistema Imperial no Reino Unido marcou uma divisão formal dos sistemas de unidades usados nos EUA, levando a diferenças apesar das origens comuns.
- 1893: A Ordem Mendenhall redefiniu oficialmente a maioria das unidades personalizadas dos EUA em termos de metros e quilogramas, vinculando-as às definições do SI.
- 1959: O Acordo Internacional de Jarda e Libra refinou ainda mais as definições das unidades personalizadas dos EUA com base em unidades métricas.
Unidades Comuns do USCS
| Categoria | Unidade | Símbolo | Equivalente Aproximado em SI |
|---|---|---|---|
| Comprimento | polegada | in | 0.0254 meters |
| pé | ft | 0.3048 meters | |
| jarda | yd | 0.9144 meters | |
| milha | mi | 1609.344 meters | |
| Área | acre | 4046.873 m2 | |
| Volume Geral | polegada cúbica | in3 | 0.0000164 m3 |
| pé cúbico | ft3 | 0.0283 m3 | |
| jarda cúbica | yd3 | 0.765 m3 | |
| Volume de Líquidos | colher de chá | tsp | 4.929 milliliters |
| colher de sopa | tbsp | 14.787 milliliters | |
| onça líquida | fl oz | 29.574 milliliters | |
| xícara | cp | 236.588 milliliters | |
| pinta | pt | 473.176 milliliters | |
| galão | gal | 3785.41 milliliters | |
| Volume Seco | pinta seca | 550.610 milliliters | |
| quart seca | 1,101.221 milliliters | ||
| galão seco | 4,404.884 milliliters | ||
| Peso/Massa | onça | oz | 28.350 grams |
| libra | lb | 453.592 grams | |
| tonelada curta | ton | 907.185 kilograms | |
| tonelada longa | long ton | 1,016.047 kilograms | |
| Temperatura | graus Fahrenheit | °F | (uso científico de °C e K) |
Sistema Imperial
O sistema Imperial, também conhecido como Imperial Britânico, foi formalmente definido em 1824, sucedendo às unidades inglesas mais antigas. Embora o Reino Unido tenha feito uma transição parcial para o SI, as unidades imperiais ainda são comumente encontradas na vida cotidiana, e o sistema também é usado no Canadá e em alguns países que fizeram parte do Império Britânico.
Embora compartilhem muitos nomes de unidades com as unidades personalizadas dos EUA, é crucial notar que os valores reais de certas unidades, especialmente volumes, podem diferir (por exemplo, um galão imperial é maior que um galão dos EUA). Ao contrário do USCS, o sistema Imperial geralmente não possui volumes secos ou líquidos separados.
História do Sistema Imperial
- 1818: Discussões sobre a adoção do sistema métrico começaram no Parlamento Britânico.
- 1824: A Lei de Pesos e Medidas estabeleceu o sistema Imperial, permitindo que unidades inglesas mais antigas fossem usadas se seus equivalentes Imperiais fossem marcados.
- 1965: O governo do Reino Unido concordou oficialmente com uma política de apoio à metrificação voluntária.
- 1969: A Junta de Metrificação foi fundada para coordenar a transição, embora tenha sido posteriormente abolida em 1980.
- 1989: O Reino Unido novamente optou por não tornar o uso do sistema métrico obrigatório, evitando a Diretiva Europeia de Unidades de Medida.
- 1995: O Reino Unido completou sua transição parcial oficial para o sistema métrico, com algumas exceções para usos tradicionais (por exemplo, cerveja de barril, sinais de trânsito).
Unidades Imperiais Comuns
| Categoria | Unidade | Símbolo | Equivalente Aproximado em SI |
|---|---|---|---|
| Comprimento | polegada | in | 0.0254 meters |
| pé | ft | 0.3048 meters | |
| jarda | yd | 0.9144 meters | |
| corrente | ch | 20.1168 meters | |
| furlong | fur | 201.168 meters | |
| milha | mi | 1,609.344 meters | |
| milha | lea | 4,828.032 meters (3 miles) | |
| Área | perch | 25.293 m2 | |
| rood | 1011.714 m2 | ||
| acre | 4046.856 m2 | ||
| Volume | onça líquida | fl oz | 28.413 milliliters |
| gill | gi | 142.065 milliliters | |
| pinta | pt | 568.261 milliliters | |
| quartil | qt | 1,136.523 milliliters | |
| galão | gal | 4,546.09 milliliters | |
| Peso/Massa | onça | oz | 28.350 grams |
| libra | lb | 453.592 grams | |
| stone | st | 6.350 kilograms | |
| tonelada imperial | t | 1,016.047 kilograms |
Por que a conversão de unidades é necessária?
A coexistência contínua de diferentes sistemas de unidades globalmente reforça a necessidade indispensável de conversão de unidades. É vital para:
- Comunicação e Colaboração Globais: Permitir a troca de informações e dados de forma fluida em pesquisa científica, projetos de engenharia e negócios internacionais, independentemente dos padrões de medição locais.
- Garantir Precisão e Segurança: Prevenir erros caros, cálculos incorretos e riscos potenciais em áreas críticas como fabricação, construção, aviação e saúde.
- Facilitar o Comércio Internacional: Padronizar especificações e quantidades de produtos além-fronteiras, agilizando processos de importação/exportação.
- Aumentar a Praticidade Cotidiana: Ajudar indivíduos a entender receitas, distâncias de viagem, tamanhos de produtos e outras medições ao lidar com diferentes sistemas na vida diária.
Ao fornecer ferramentas acessíveis para conversão precisa de unidades, este recurso visa simplificar esses desafios, tornando os dados de medição diversos acionáveis e universalmente compreensíveis.